Разгадывая тайны регенерации

Плоские черви планарии обладают удивительной способностью к регенерации: из отрезанного хвоста или головы у них вырастают новые, а из крошечного кусочка ткани может восстановиться целый организм.

Хотя эти явления наблюдаются более века, молекулярные механизмы, лежащие в их основе, долгое время оставались загадкой. Профессор биологии MIT Питер Реддиен поставил своей целью раскрыть генетическую и молекулярную основу регенерации планарий.

«За последнее десятилетие мы значительно продвинулись в клеточном и молекулярном понимании регенерации, но нам еще предстоит долгий путь, чтобы понять, как животное заново отращивает утраченную часть тела», — говорит Реддиен.

От физики к биологии

Изначально Реддиен увлекался физикой и космосом, мечтая работать в NASA. Однако, поступив в Техасский университет, он сменил вектор после обязательного курса биологии, осознав, что находится в «золотую эру» биологических открытий.

После защиты PhD в MIT в 2002 году он занялся постдокторскими исследованиями по регенерации в Университете Юты. Это был рискованный шаг, так как планарии не были устоявшейся моделью для молекулярно-генетических исследований. Ключевым стал метод RNA interference, позволяющий «отключать» гены, который только начали применять к этим червям.

Фундаментальные открытия

С 2005 года в лаборатории Реддиена в MIT были обнаружены десятки генов, критически важных для регенерации. Среди них:

• Ген notum, который взаимодействует с сигнальным путем Wnt, определяя, будет ли отращена голова или хвост.
• Гены, управляющие популяцией плюрипотентных стволовых клеток (клоногенных необластов) у взрослых планарий. Эти клетки могут превращаться в любой тип ткани и являются ключом к регенерации.

«Это та наука, о которой ты мечтаешь в детстве. Мы отрезаем животным головы и выясняем на молекулярном уровне, как они отращивают новые», — говорит ученый.

Значение для медицины

Многие из обнаруженных у планарий генов имеют аналоги в человеческом геноме. Их изучение может дать новые идеи для регенеративной медицины и улучшения заживления ран у людей.

«Эволюция уже отобрала механизмы, позволяющие осуществлять регенеративный ремонт, о котором может только мечтать регенеративная медицина. Понимание этих механизмов может привести к новым подходам для улучшения заживления и восстановления у людей», — заключает Реддиен.